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Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 1 🚗 Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 (PVO) Gabarito e resolução Questão 01 D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 2 Gabarito: letra B. Resolução: vamos destrinchar os dados da questão. Informações sobre a substância aquecida: m 100 g; P 20 cal/ s; Note, no gráfico, que, de t 0 s até t 15 s, a temperatura da substância variou de 40 °C para 50 °C. Em 15 segundos (intervalo de tempo), a substância recebeu uma quantia de calor da fonte térmica igual a 20.15 300 calorias, apresentando, com isso, um ΔT 10 °C. Determinação do calor específico da substância: Q m.c.ΔT 300 100.(c).(10) → c 300/ 1000 c 0,3 cal/ g °C. D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 3 Questão 02 Gabarito: letra B. Resolução: estamos diante de uma questão sobre transformações gasosas. Antes da transformação: P₀ 101 kPa 101.000 Pa; V₀ 0,003 m³; T₀ 30 °C 303 K. Depois da transformação: P 600 Pa; T 123 °C 150 K; V. Como o balão não se rompeu, a massa da substância e o número de mol não serão alterados; Equação de transformações gasosas: D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 4 P₀.V₀/ T₀ P.V/ T 101.000.0,003/ 303 600.V/ 150 303/ 303 4.V 1 4.V V 1/ 4 V 0,25 m³. Lembre-se de que, na equação de transformações gasosas, a temperatura precisa estar, obrigatoriamente, em Kelvin. Questão 03 Gabarito: letra D. Resolução: em um ciclo completo, o trabalho realizado pelo gás será numericamente igual à área interna do quadrado que representa esse ciclo completo. Trabalho realizado pelo gás: τ = A 3 2.2 1 1.1 1 atm x 1 L 101, 3 J. D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 5 Perceba que a questão pediu para considerarmos que 1 L x 1 atm 101,3 J; Observe, ainda, que, como o ciclo completo apresenta orientação no sentido horário, o gás realiza trabalho de fato (τ 0). Temperatura do gás no estado r: Transformação do estado p para o estado q: Gás no estado p: P₁ 3 atm; V₁ 1 L; T₁ 300 K. Gás no estado q: P₂ 3 atm; V₂ 2 L; T₂. Transformação gasosa: P₁.V₁/ T₁ P₂.V₂/ T₂ 3.1/ 300 3.2/ T₂ 3/ 300 6/ T₂ 1/ 100 = 6/ T₂ T₂ 100.6 T₂ 600 K. Transformação do estado q para o estado r: Gás no estado q: P₂ 3 atm; V₂ 2 L; T₂ 600 K. Gás no estado r: P₃ 2 atm; V₃ 2 L; T₃. D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 6 Transformação gasosa: P₂.V₂/ T₂ P₃.V₃/ T₃ 3.2/ 600 2.2/ T₃ 6/ 600 4/ T₃ 1/ 100 4/ T₃ T₃ 100.4 T₃ 400 K. Questão 04 Gabarito: letra E. Resolução: a letra E traduz uma informação incorreta porque um corpo negro é aquele que absorve totalmente, em todos os casos, a radiação que incide sobre ele, de modo que nenhuma parte da radiação incidente é refletida ou transmitida. Questão 05 D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 7 Gabarito: letra A. Resolução: se a relação entre a altura da coluna de mercúrio e a temperatura é uma função linear, podemos afirmar que a variação da altura da coluna de mercúrio é diretamente proporcional à respectiva variação de temperatura. Perceba que, para uma variação da altura de mercúrio igual a 9 cm (de 2 cm até 11 cm), temos uma variação da temperatura em 90° (de 30° até 120°); Assim, para cada 9 cm de variação na altura de mercúrio, teremos uma variação de 90° na temperatura. De 2 cm de altura de mercúrio (temperatura igual a 30°) até 7 cm, teremos uma variação de 5 cm na altura de mercúrio. Regra de 3 simples: 9 cm 90° 5 cm → ΔT ΔT.9 5.90 ΔT 5.10 ΔT 50°. Como a variação de temperatura será de 50 °, podemos obter a temperatura final nessa altura de 7 cm. D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 8 ΔT T 90 50 T 30 T 50 30 T 80°. Questão 06 Gabarito: letra E. Resolução: em uma transformação isobárica, podemos relacionar o trabalho associado ao gás com a respectiva variação de volume por meio de uma equação. τ = p.ΔV 2.10⁴ = 2.10³).ΔV ΔV 10 m³. ΔV V V₀ 10 V 6 V 10 6 V 16 m³. Questão 07 D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 9 Gabarito: letra C. Resolução: vamos destrinchar os dados da questão. Informações sobre a barra: L₀ 80 cm; ΔL 0,0001.L₀) 0,0001.80 0,008 cm; Como a barra sofreu uma dilatação de 0,1 % em seu comprimento, a variação de comprimento corresponde a 0,1 % do comprimento inicial. ΔT 60 °C; ΔL L₀.α.ΔT 0,008 80.(α).60 α 0,008/ 80.60 α 0,0001/ 60 °C⁻¹. Informações sobre o bloco; V₀ 400 cm³; γ 3.α → γ 3.0,0001/ 60 γ 5.10⁻⁶ °C⁻¹; Como o bloco é feito de um mesmo material que a barra, podemos afirmar que o coeficiente de dilatação linear da barra será igual ao coeficiente de dilatação linear do bloco. ΔV 0,0001.V₀) → ΔV 0,0001.400 ΔV 0,04 cm³. D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 10 ΔV V₀.γ.ΔT 0,04 400.5.10⁻⁶).ΔT ΔT 20 °C. Questão 08 Gabarito: letra B. Resolução: nesse processo, o gás apresentará aumento de volume. Ademais, não haverá mudança na quantia de mol do gás. Analogamente, a pressão será D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 11 diminuída, pois é como se as partículas do gás estivessem mais dispersas pelo espaço e, com isso, a pressão em cada ponto interno do recipiente A será menor, com o gás estando menos comprimido. Se o volume aumenta de modo a dobrar, considerando-se que cada recipiente tenha o mesmo volume, então a pressão será reduzida pela metade. Por fim, como o sistema é formado por recipientes termicamente isolados, significa que o gás não troca calor com o ambiente, ou seja, Q 0. Com tudo isso, concluímos que o gás não irá sofrer variação de temperatura, o que indica que a variação de energia interna será nula. Agora podemos avaliar cada afirmativa isoladamente. I incorreta. Na expansão livre, o gás não recebe nem perde calor. Assim, segundo a primeira Lei da Termodinâmica, Q τ ΔU, o trabalho será nulo, pois ΔU vale zero, assim como Q vale zero. II incorreta. A temperatura no estado final é igual à temperatura no estado inicial. III correta. Como não há variação de temperatura, a energia interna do sistema é a mesma nos estados inicial e final. Assim, somente a afirmativa III é verdadeira. Questão 09 Gabarito: letra A. D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 12 Resolução: o rendimento da máquina térmica é de 0,2 20 %. Rendimento de uma máquina que opere segundo um ciclo de Carnot: n 1 T₂/ T₁) 0,2 1 300/ T₁) 1 0,2 300/ T₁ 300/ T₁ 0,8 300 T₁.0,8 T₁ 375 K. Assim, a temperatura da fonte quente vale 375 K. Se o trabalho realizado a cada ciclo é de 8.10² J, porém o rendimento da máquina é de 20 %, podemos dizer que 20 % do calor proveniente dafonte quente será convertido em trabalho 8.10² J, enquanto que outros 80 % serão dissipados para a fonte fria. Determinação do calor proveniente da fonte quente Q₁): Q₁.0,2 8.10² J Q₁ 40.10² J. Calor dissipado para fonte fria: Q₂ 40.10².0,8 3200 J. Questão 10 D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 13 Gabarito: letra E. Resolução: na expansão adiabática, o gás não irá receber nem perder calor Q 0. Ademais, por ser uma expansão adiabática, o gás irá apresentar um aumento de volume (ΔV 0, o que significa que o gás irá realizar trabalho (τ 0). Analisando-se a primeira lei da Termodinâmica, que diz que Q τ ΔU, teremos: Q τ ΔU 0 τ ΔU ΔU τ. Note que a variação de energia interna será um valor negativo, pois corresponde a (-τ), o que indica que o gás irá ter uma variação de temperatura negativa (irá resfriar). Questão 11 Gabarito: letra B. Resolução: vamos destrinchar os dados da questão. D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 14 Informações sobre recipiente: C 400 cal/ °C; T₀ 20 °C; T 70 °C. ΔT 50 °C. Informações sobre a amostra da liga metálica: m 500 g; T₀₁ 270 °C; T₁ 70 °C. ΔT₁ = 200 °C. Equação do equilíbrio térmico: C.ΔT m.c.ΔT₁ 0 400.50 500.c.200 0 20.000 100.000.(c) 0 100.000.(c) 20.000 c 1/5 c 0,2 cal/ g°C. Questão 12 Gabarito: letra C. Resolução: como a camada de ar em contato com a pele é constantemente renovada por outro com uma temperatura menor do que a pele, podemos afirmar D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 15 que há constante troca de calor da pele para a camada de ar, ou seja, a camada de ar próxima à pele recebe calor proveniente da pele, fica mais quente, e, assim, a camada de ar mais distante da pele - mais fria e mais densa - desce e substitui a camada de ar que foi aquecida (renovação da camada de ar em contato com a pele). Questão 13 Gabarito: letra D. Resolução: vamos destrinchar os dados da questão. Informações sobre alumínio: m 1,5 kg 1500 g; c 0,22 cal/ g°C; T₀ 25 °C; T 225 °C. ΔT 200 °C. Informações sobre ferro: m₂ 0,5 kg 500 g; c₂ 0,11 cal/ g°C; D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 16 T₀₂ 25 °C; T₂ 225 °C. ΔT₂ 200 °C. Quantia total de calor para efetivar tal aquecimento: Q₁ Q₂ = m.c.ΔT m₂.c₂.ΔT₂ 1500.0,22.200 500.0,11.200 66.000 11.000 77.000 cal 77 kcal. Questão 14 D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 17 Gabarito: letra D. Resolução: o revestimento térmico tem a função de inibir a absorção de energia apenas por irradiação, porque, pelo fato de praticamente inexistir matéria no espaço, o calor somente pode ser transmitido por irradiação, haja vista que condução e convecção dependem da existência de matéria para que o calor seja propagado. A transferência de calor de partícula por partícula caracteriza a condução, enquanto que a convecção é um processo em que porções de matéria aquecida trocam de posição com porções de matéria contendo menos calor. Assim, as lacunas I, II e III devem ser preenchidas, respectivamente, por irradiação, condução e convecção. Questão 15 Gabarito: letra D. Resolução: vamos avaliar cada afirmativa isoladamente. I incorreta. A afirmativa I descreve a Lei Zero da Termodinâmica. D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 18 II incorreta. A afirmativa II descreve a Primeira Lei da Termodinâmica. III correta. A Segunda Lei da Termodinâmica, entre outros pressupostos, delimita que uma máquina térmica, operando em ciclo, é incapaz de apresentar um rendimento igual a 100 %, ou seja, é incapaz de transformar em trabalho todo o calor a ela fornecido. IV correta. A Segunda Lei da Termodinâmica possui um enunciado que afirma que o calor não pode fluir, de modo espontâneo, de um corpo de temperatura menor para outro de temperatura mais alta. Assim, somente as afirmações III e IV estão corretas. Questão 16 Gabarito: letra C. Resolução: vamos destrinchar os dados da questão. Volume e massa do aquário: V 50 L. d 1 kg/ L 1 m/ 50 m 50 kg. D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 19 Potência do sistema de aquecimento: P 50 W. Calor específico da água: c 4 kJ/ kg. K c 4000 J/ kg.K. Em 1 hora 3600 segundos), teremos uma certa quantia de calor que o sistema de aquecimento terá deixado de conceder para a água: P 50 W 50 Q/ 3600 Q 3600.50 Q 180.000 J. Quantia de calor sensível: Q m.c.ΔT 180000 50.4000.ΔT ΔT 180000/ 200000 ΔT 0,9 °C. Como os 180.000 J não serão dados à água nesse intervalo, a água irá apresentar uma redução da temperatura em 0,9 °C. Questão 17 D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 20 Gabarito: letra D. Resolução: vamos avaliar as transformações gasosas. Transformação de A para B Estado A P₁ 3 Pa; V₁ 2 m³; T₁. Estado B P₂ 3 Pa; V₂ 3 m³; T₂. Transformação: P₁.V₁/ T₁ P₂.V₂/ T₂ 3.2/ T₁ 3.3/ T₂ 6/ T₁ 9/ T₂ T₂.6 9.T₁ T₂ 3.T₁/ 2. Transformação de B para C Estado B P₂ 3 Pa; V₂ 3 m³; T₂ 3.T₁/ 2. Estado C P₃ 1 Pa; V₃ 3 m³; T₃. Transformação: P₂.V₂/ T₂ P₃.V₃/ T₃ 3.3/ T₂ 1.3/ T₃ 9/ 3.T₁/ 2 3/ T₃ 6/ T₁ 3/ T₃ T₁ 2.T₃. D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 21 Assim, a temperatura no estado A vale o dobro da temperatura no estado C. Questão 18 Gabarito: letra B. Resolução: a radiação é um tipo de transmissão de calor que independe da presença de matéria, o que invalida a letra A e a letra E. Além disso, como a superfície da Lua possui uma atmosfera tão rarefeita que se assemelha ao vácuo, o que significa que, na Lua, não é possível que haja convecção na superfície devido à inexistência de forma líquida ou gasosa nessa região. Questão 19 D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 22 Gabarito: letra E. Resolução: vamos converter a temperatura da escala Kelvin para a escala Celsius. TK T°C 273 35 T°C 273 T°C 35 273 T°C 238 °C. Questão 20 D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a . Gabarito e resolução da Lista de revisão de Termologia #01 PVO 23 Gabarito: letra C. Resolução: vamos determinar a variação de temperatura em grau Celsius inicialmente. Veja que, de t 2h até t 4h, a temperatura mudou de T 100 °C para T 80 °C. Isso significa que, para variação de tempo igual a 2 horas, houve variação de temperatura igual a 20 °C. Assim, a cada 30 minutos 0,5 horas), teremos uma variação de temperatura igual a 5 °C. Logo, se em t 2h havia T 100 °C, em t 1,5h haverá T 105 °C. Ademais, se em t 5h havia T 70 °C, em t 5,5h haverá T 65 °C; ΔT 105 65 40 °C. Transformação da unidade de medida da variação de temperatura: ΔC/ 5 ΔF/ 9 40/ 5 ΔF/ 9 8 ΔF/ 9 ΔF 8.9 ΔF 72 °F. D i s p o n i b i l i z a d o p o r M i n e r v a . B y M i n e r v a .